8-羥基喹啉的合成路徑：從鄰氨基苯酚到活性配體的關(guān)鍵步驟

8-羥基喹啉是一種重要的有機(jī)合成中間體和金屬配體，從鄰氨基苯酚合成8-羥基喹啉有多種方法，下面介紹經(jīng)典的Skraup合成法及其關(guān)鍵步驟：

一、Skraup合成法總體反應(yīng)概述

Skraup合成法是合成喹啉及其衍生物的經(jīng)典方法，以鄰氨基苯酚和甘油為起始原料，在濃硫酸催化下，經(jīng)過一系列反應(yīng)最終生成8-羥基喹啉。

二、關(guān)鍵步驟

1. 甘油的脫水環(huán)化

反應(yīng)條件：在濃硫酸的作用下，甘油首先發(fā)生分子內(nèi)脫水反應(yīng)。

反應(yīng)機(jī)理：濃硫酸作為強(qiáng)脫水劑和催化劑，提供酸性環(huán)境促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。甘油分子中的羥基（-OH）在酸性條件下質(zhì)子化，增強(qiáng)了羥基的離去能力，使得相鄰碳原子上的氫原子以質(zhì)子的形式離去，形成碳正離子中間體。然后，另一個(gè)羥基作為親核試劑進(jìn)攻碳正離子，發(fā)生分子內(nèi)的親核取代反應(yīng)，形成一個(gè)具有張力的環(huán)醚中間體，隨后該環(huán)醚中間體進(jìn)一步發(fā)生消除反應(yīng)，生成丙烯醛（CH2=CH−CHO）。

化學(xué)方程式：C3H8O3H2SO4CH2=CH−CHO+H2O

2. 鄰氨基苯酚與丙烯醛的加成反應(yīng)

反應(yīng)條件：在酸性環(huán)境下進(jìn)行。

反應(yīng)機(jī)理：鄰氨基苯酚中的氨基（-NH₂）具有一定的親核性，丙烯醛分子中的碳 - 碳雙鍵（C=C）具有較高的電子云密度，氨基作為親核試劑進(jìn)攻丙烯醛的碳 - 碳雙鍵，發(fā)生親電加成反應(yīng)，形成一個(gè)β - 氨基醇中間體。

化學(xué)方程式：C6H6NOH+CH2=CH−CHO→C6H6N(OH)CH2CH2CHO

3. 分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)

反應(yīng)條件：繼續(xù)在濃硫酸等酸性條件下進(jìn)行。

反應(yīng)機(jī)理：β-氨基醇中間體在酸性條件下，氨基的氮原子上的孤對(duì)電子進(jìn)攻分子內(nèi)與羥基相連碳原子的鄰位碳原子，形成一個(gè)五元環(huán)中間體。然后，該五元環(huán)中間體發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移和脫水反應(yīng)，進(jìn)一步環(huán)化形成喹啉環(huán)結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過程中，鄰氨基苯酚的苯環(huán)與形成的五元環(huán)通過碳 - 碳鍵和碳 - 氮鍵連接起來，初步形成喹啉類化合物。

化學(xué)方程式：C6H6N(OH)CH2CH2CHO→C9H7NO+H2O

4. 氧化反應(yīng)

反應(yīng)條件：通常使用氧化劑如重鉻酸鈉等。

反應(yīng)機(jī)理：初步形成的喹啉類化合物中的側(cè)鏈（如上述反應(yīng)中可能殘留的部分醛基相關(guān)結(jié)構(gòu)）被氧化劑氧化，經(jīng)過一系列電子轉(zhuǎn)移和化學(xué)鍵斷裂與形成的過程，最終將側(cè)鏈完全氧化為羥基，得到8-羥基喹啉。

化學(xué)方程式：C9H7NO+[O]→C9H7NOH

除了Skraup合成法外，還有弗里德蘭德（Friedländer）合成法等也可用于8-羥基喹啉的合成。弗里德蘭德合成法是以鄰硝基苯甲醛和乙酰乙酸乙酯為原料，在氨或胺的存在下縮合環(huán)化得到8 - 羥基喹啉或其衍生物。

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